Contenitore Virale
Un affare genomico
Risolvi l’enigma che ha richiesto ai virus milioni di anni per sviluppare la capacità di impacchettare in modo efficiente l’acido nucleico e le proteine fino a formare un piccolo contenitore.
Nota sul COVID-19: senza una cellula, i coronavirus non possono riprodursi da soli. A differenza dei batteri, che possono moltiplicarsi all’interno o all’esterno del tuo corpo, un virus deve infettare una cellula vivente per replicarsi. Questo significa che ogni coronavirus che si trovi su una superficie diventerà inattivo con il passare del tempo e che il modo più probabile per essere infettati è attraverso il contatto diretto con una persona infetta.
Materiali:
Per ogni modello avrai bisogno di:
- Cartoncino o altra carta spessa
- 60-90 cm di filo
- 6 batuffoli di cotone extra large
- Forbici
- Nastro
- Alcuni modelli di triangolo stampabili che puoi reperire qui (contiene due strisce, ognuna composta di 20 triangoli equilateri di 3,8 cm di lunghezza)
- Facoltativo: una bustina di plastica con chiusura zip
Assemblaggio
Stampa o copia il modello a triangoli sul cartoncino (le due strisce di 20 triangoli ciascuna stanno su un foglio A4). Basta una sola striscia per ogni modello.
Mettiti all’opera
Ritaglia ciascun triangolo equilatero dal modello. Prova a sperimentare come combinare i 20 triangoli in modo tale che racchiudano il filo e i batuffoli di cotone.
Che cosa accade?
I virus sono composti da acido nucleico e da alcune proteine, circondati da uno guscio proteico protettivo chiamato capside.
Al posto di ricavare il capside da un’unica proteina gigante, i virus utilizzano tipicamente più copie della stessa proteina che combinano tra loro a formare questo guscio esterno. Il virus è parsimonioso, utilizza infatti un gene ripetitivamente per costituire tante piccole proteine per formare un largo “cappotto” proteico, invece di impiegare una larga pare del suo genoma.
Costruendo il tuo contenitore con il cartoncino, ti sarai imbattuto in una forma che richiede l’impiego molti triangoli per includere all’interno il filo e i batuffoli di cotone, che rappresentano rispettivamente l’acido nucleico e le proteine interne di un virus. La maggioranza dei virus è composta da sub unità proteiche triangolari che si associano a formare un icosaedro – un poliedro costituito da 20 facce. Questa forma consente ai virus di minimizzare il rapporto superficie-volume, permettendo loro di traportare il maggior quantitativo possibile di materiale genetico e proteine all’interno di un dato guscio proteico.
Un metodo per classificare i virus è vedere se sono o meno circondati da un involucro, definito involucro virale. Un gran numero di virus che infettano l’uomo è provvisto di involucro, HIV incluso, il virus che provoca l’AIDS. Puoi inserire il tuo capside all’interno della bustina di plastica per ricreare questi virus.
Anche i coronavirus, come quello che provoca il COVID-19, sono provvisti di involucro. A differenza dell’HIV, hanno una struttura elicoidale, che rappresenta un’altra forma comune ai virus.
Per andare oltre
Gli icosaedri hanno tre assi di simmetria rotazionale – di ordine 2 (180°), di ordine 3 (120°) e di ordine 5 (72°). Nella simmetria di ordine 2, la forma resterà invariata se ruotata di 180° su questo asse. Riesci a trovare i tre assi di simmetria?
Questo modello può essere anche utilizzato per illustrare il concetto di terapia genica. La terapia genica si occupa della cura di patologie causate dall’assenza o difetto di proteine, inserendo del materiale genetico come cura. Al posto di inserire una versione funzionale della proteina, i genetisti modificano i virus in modo tale che i loro genomi contengano una copia del gene che codifica per la corretta forma della proteina difettosa. I geni virali vengono rimossi dal genoma, in modo tale che quando il virus-ora un vettore virale-entra nella cellula target, produce corrette copie della proteina terapeutica al posto di creare dei virioni (particelle virali complete).
La terapia genica è stata oggetto di numerosi test clinici volti a trattare una vasta gamma di patologie, inclusi l’HIV, l’emofilia, il cancro e la sindrome del bambino-bolla (Sindrome di Immunodeficienza Grave Combinata).
Se sei un insegnante e vuoi realizzare questi modelli con la tua classe, raccomandiamo di realizzare un modello ogni 1-2 studenti.
Questo progetto è rilasciato sotto licenza Creative Commons Attribuzione – Non Commerciale – Condividi allo stesso modo 4.0 – Internazionale (CC BY-NC-SA 4.0)
Attribuzione: Exploratorium Teacher Institute